جاده های هوشمند؛ افق جدید صنعت حمل و نقل

به گزارش تین نیوز به نقل از ایمنا، مفهوم «جاده های هوشمند» به بزرگراه ها و جاده هایی اشاره دارد که از تکامل زیرساخت های جاده ای به سمت هوشمندشدن بهره می برد و با جمع آوری اطلاعات جاده ها و به اشتراک گذاشتن داده ها، برقراری ارتباط بین رانندگان و واحدهای ارائه خدمات جاده ای را امکان پذیر می سازد. پیاده سازی فناوری های پیشرفته و سیستم های هوشمند، تجربه رانندگی و ایمنی را ارتقا می دهد و کارایی کلی صنعت حمل ونقل را افزایش می دهد.

ویژگی های کلیدی جاده های هوشمند

نوآوری جاده های هوشمند بر محوریت کاربر و ایمنی متمرکز است و طیف وسیعی از مزایا برای تضمین سفرهای ایمن را به دنبال دارد. این امر از طریق اعلان های پویا، حسگرهای جاده و ارتباط وسیله نقلیه با زیرساخت (V2I) به دست می آید که به طور مداوم شرایط جاده را کنترل می کند، علائم خرابی جاده همچون ترک ها یا چاله ها را شناسایی می کند و هشدار لازم را به سرعت به مسئولان مربوطه برای تعمیر و نگهداری ارسال می کند.

سنسورهای یکپارچه، دوربین های نظارتی و سیستم های تشخیص پلاک، اطلاعات حرکتی بی درنگ را در اختیار مسئولان قرار می دهد و از سیستم اعلام پیام متغیر و نمایشگرهای LED برای ارتباط فوری با کاربران جاده استفاده می کند. واقعیت این است که جاده های هوشمند قادر به ایجاد ارتباط دوطرفه بین وسایل نقلیه و زیرساخت ها (V2I) است و اطلاعاتی درباره ترافیک، حوادث و حتی وضعیت جاده ها را در اختیار رانندگان قرار می دهد که به تصمیم گیری های بهتری درباره انتخاب زمان و مسیر مناسب برای رسیدن به مقصد منجر خواهد شد.

ادغام هوشمندانه ابزارهای مختلف از طریق حسگرها و دستگاه های متصل به سیستم های اینترنت اشیا (IoT) ممکن می شود که مدیریت ترافیک را بهینه سازی می کند و ظرفیت حمل ونقل زیرساخت را بر اساس شرایط ترافیکی فعلی افزایش می دهد. تأیید وزن وسیله نقلیه به طور آنی از طریق سیستم های اندازه گیری وزن در حال حرکت (WIM) انجام می شود و تمام این فناوری ها در یک پلتفرم دیجیتال یکپارچه می شود که اطمینان از ادغام مؤثر منابع موجود را فراهم می کند.

نظارت بر زیرساخت های حیاتی

یکی از ویژگی های متمایز جاده های هوشمند، جدا از ارائه داده های ترافیکی گسترده، نظارت بر شرایط زیرساخت جاده ها و محیط اطراف است. این ویژگی نمایانگر جنبه ای اساسی از سیستم های نظارت بر سلامت ساختاری (SHM) است که شامل شناسایی تغییرات در مواد یا ویژگی های هندسی زیرساخت های جاده به منظور ارزیابی وضعیت عملکرد آن ها است که در زمینه نگهداری از جاده ها و بزرگراه ها به ویژه برای سازه های حیاتی همچون پل ها، دال ها و تونل ها اهمیت بسیاری دارد.

جاده های هوشمند و پایداری

پیاده سازی سیستم های حمل ونقل هوشمند (ITS)، نه تنها به طور مؤثر به ترافیک سنگین رسیدگی می کند، بلکه کاهش قابل توجهی در میزان انتشار دی اکسید کربن و مصرف سوخت تا ۶ درصد ایجاد می کند. علاوه بر این، سیستم های هوشمند امکان بهینه سازی استثنایی تخصیص منابع را فراهم می کند و مدیریت کلی منابع را تا ۵۰ درصد بهبود می بخشد.

جاده های هوشمند داده هایی درباره آلایندگی و وضعیت آب وهوایی را به مسئولان شهری ارائه می دهد که به برنامه ریزی های شهری و بهینه سازی زیرساخت ها کمک می کند تا تأثیرات منفی بر محیط زیست را کاهش دهند. نورپردازی جاده ها با استفاده از چراغ های LED یا سیستم های نورپردازی هوشمند که تنها در صورت نیاز فعال می شوند، کارامدتر می شود و درنتیجه مصرف انرژی کاهش پیدا می کند. استفاده از پنل های خورشیدی برای تأمین انرژی زیرساخت های جاده ای و شبکه برق رویکرد پایدار جاده های هوشمند را گسترش می دهد.

مفهوم جاده های هوشمند نمایانگر یک رویکرد جامع است که دامنه همه عملکردهای مربوط به مدیریت جاده و زیرساخت های مرتبط را در بر می گیرد؛ همه جوانب یک رانندگی ایمن از مراکز عملیاتی تا زیرساخت های حیاتی، از سیستم های ارتباطی فناوری تا وسایل نقلیه و رانندگان مورد توجه قرار می گیرد. تحول به سمت جاده های هوشمند مزایای قابل توجهی را به همراه دارد و به طور کامل نیازهای فعلی کاربران و اپراتورها را به ویژه در بخش حمل بار از طریق راه حل های پیشرفته برآورده می کند.

جاده های هوشمند آینده

جاده ها را می توان با فناوری های ارتباطی، روشنایی و انتقال نیرو ارتقا داد تا از پایداری، بهبود ایمنی و افزایش کارایی پشتیبانی کند و به نوبه خود به تجربه ای متفاوت و پیشرفته در رانندگی منجر شود. فناوری های جاده های هوشمند که در جاده ها تعبیه می شود می تواند میدان دید را بهبود ببخشد، انرژی مورد نیاز جاده را تولید کند، با وسایل نقلیه مستقل و متصل ارتباط برقرار کنند و بر وضعیت جاده ها نظارت کند.

در حال حاضر بیشتر فناوری های هوشمند مرتبط با حمل و نقل بر وسایل نقلیه فردی تمرکز دارد و امید است که پیشرفت های عمده ای در راه حل های فناوری برای زیرساخت های هوشمند در آینده نزدیک حاصل شود. آزمایش های جهانی در فناوری های V2I، V2V و V2P حمل ونقل شهری را در آینده هوشمندتر خواهد کرد. شبکه های مدیریت ترافیک برای بهبود ایمنی و کاهش ازدحام در جاده ها مستقر خواهد شد که از دوربین های سرعت برای ارائه علائم هشدار دهنده در شرایط خطرناک استفاده می کند و سیگنال های انحراف ترافیک خودکار را به منظور کنترل جریان ترافیک ارسال می کند.

نخستین بخش از جاده های اروپایی که طرح هوشمندسازی در آن اجرا شد، جاده آلمینا (Alemagna) بین شهرهای پونته نله آلپی و گذرگاه سیمابانچه ایتالیا است که به عنوان بخشی از یک پروژه هوشمندسازی جامع در سال ۲۰۲۱ و از طریق قطب های هوشمند (ایستگاه های ارتباطی چندمنظوره با مراکز کنترل جاده)، فناوری های CV۲X و سیستم های وای فای در حال حرکت متحول شد.

فناوری های به روز جاده هوشمند / ‬ نورپردازی طبیعی خیابان ها

جاده های خورشیدی یکی از چشم اندازهای هوشمندسازی جاده ها است که از سلول های فتوولتائیک نصب شده در پنل های شش ضلعی شیشه ای تشکیل می شود. این پنل ها از شیشه سکوریت ساخته می شود که تجدیدپذیر است و طراحی آن به گونه ای انجام می شود که از فولاد قوی تر باشد. پنل ها حاوی LED، ریزپردازنده، دستگاه های گرمایشی ذوب برف و قابلیت شارژ القایی برای وسایل نقلیه الکتریکی هنگام رانندگی هستند.

تأمین روشنایی جاده ها در شب یکی از چالش های صنعت حمل ونقل و سازمان های راه و جاده سازی است. استفاده از پودرهای نورافشان برای نشانه گذاری جاده ها راهکاری است که نور روز را جذب و ذخیره می کند و به مدت هشت ساعت پس از تاریک شدن هوا می درخشد. این فناوری هنوز در مراحل اولیه آزمایش است و در صورت موفقیت می تواند مقرون به صرفه تر از فناوری های سنتی روشنایی جاده باشد.

یکی از فناوری های جاده های هوشمند استفاده از چراغ های تعاملی است که توسط حسگرهای حرکتی فعال می شود تا با نزدیک شدن وسایل نقلیه، بخش مشخصی از جاده را روشن کند و با عبور وسیله نور چراغ ها را کم کند. چراغ های تعاملی برای جاده هایی با ترافیک کمتر مناسب است و دید در شب را در صورت نیاز فراهم می کند تا از اتلاف انرژی هنگامی که ترددی در جاده نیست، جلوگیری کند. یکی از طرح های هوشمندسازی جاده که در هلند توسعه یافته است، از جریان هوای تولیدشده هنگام عبور وسایل نقلیه برای روشن کردن چراغ ها استفاده می کند.

فناوری شارژ القایی یکی از نوآوری های جاده های هوشمند در زمینه تأمین انرژی وسایل نقلیه الکتریکی است که قابلیت شارژ خودروها را حین حرکت فراهم می کند. این سیستم شامل استفاده از کابل های جاسازی شده زیر سطح جاده است که میدان های مغناطیسی تولید می کند و انرژی الکتریکی را به صورت بی سیم به وسایل نقلیه منتقل می کند. کابل های مذکور در عمق مشخصی زیر سطح جاده قرار می گیرد و به گونه ای طراحی می شود که میدان مغناطیسی را بدون ایجاد اختلال در سرعت و عملکرد جاده، به سطح جاده منتقل کند.

فناوری شارژ القایی در حال حاضر برای خودروهای ثابت وجود دارد، اما فناوری بی سیم آینده می تواند باتری ها را حین حرکت شارژ کند و راه حل های برد مسافت را برای وسایل نقلیه الکتریکی ارائه دهد که مسافت های طولانی تری را طی می کنند و نگرانی های مرتبط با محدوده حرکتی وسایل نقلیه الکتریکی را کاهش دهد.

تشخیص وضعیت آب وهوا یکی از جنبه های حیاتی در بهبود ایمنی جاده ها و کاهش حوادث ناشی از شرایط نامساعد جوی به شمار می رود. با پیشرفت فناوری و ادغام هوش مصنوعی در جاده های هوشمند آینده می توان یک شبکه گسترده تر و هوشمندتر از ایستگاه های هواشناسی خودکار ایجاد کرد که قادر به جمع آوری داده های جوی و جغرافیایی به صورت لحظه ای باشد. این ایستگاه ها با استفاده از حسگرهای پیشرفته، دما، رطوبت، سرعت و جهت باد، فشار جوی و دیگر عوامل جوی را اندازه گیری می کند و اطلاعات را در لحظه به فضای ابری ارسال می کند تا پس از تحیلی های آنی، نتایج به کاربران جاده از جمله رانندگان و اپراتورهای جاده اطلاع رسانی شود.

یکی از نوآوری ها در این زمینه، استفاده از رنگ های حساس به دما است. این رنگ های پویا در شرایط خاص همچون یخ زدگی جاده، تغییر پیدا می کند و به رانندگان هشدار می دهد که سطح جاده لغزنده و خطرناک است. این ویژگی می تواند به ویژه هنگام شب و در شرایطی که یخ زدگی به راحتی قابل مشاهده نیست، بسیار مفید باشد. پیاده سازی این سیستم های پیشرفته، به رانندگان امکان می دهد تا به اطلاعات دقیق تری درباره وضعیت جاده ها و شرایط جوی دسترسی پیدا کنند و تصمیمات بهتری در مورد سرعت و مسیر سفر خود اتخاذ کنند.

تشخیص ترافیک یکی از عناصر کلیدی در بهبود مدیریت جاده ها و افزایش ایمنی سفرها است؛ با استفاده از فناوری های پیشرفته و حسگرهای هوشمند، می توان داده های دقیقی را شامل اطلاعات مربوط به جریان ترافیک، بار ترافیکی و وضعیت جاده ها جمع آوری کرد که به مسافران و رانندگان در برنامه ریزی مسیرهای خود کمک می کند. این حسگرها در صورت وقوع تصادف، به طور خودکار مسئولان مربوطه را مطلع می کند تا بتوانند به سرعت در موقعیت حادثه حاضر شوند و از تلفات احتمالی جلوگیری کنند.

یکی از نوآوری های تشخیص ترافیک در جاده های هوشمند، استفاده از کابل های فیبر نوری است که زیر سطح جاده ها جاسازی می شود و علائم فرسایش و خرابی جاده را شناسایی و اطلاعات مربوط به وضعیت جاده را به طور لحظه ای به مراکز کنترل ارسال می کند تا مشکلات جاده ای را بررسی و از وقوع حوادث جلوگیری کند. تکنولوژی های جدیدی که با عنوان فناوری های جریان سریع شناخته می شود، از هوش مصنوعی برای مدیریت چراغ های ترافیکی استفاده می کند که قادر به هماهنگی با شرایط جاری ترافیک هستند و می توانند به طور بهینه زمان سبز و قرمز بودن را تنظیم کنند.

پذیرش فناوری های جاده ای هوشمند

پذیرش فناوری های هوشمند توسط دولت ها و مسئولان جاده ای، گامی ضروری در توسعه زیرساخت های حمل ونقل مدرن است. بسیاری از دولت ها و مقامات حمل ونقل به ارزش این فناوری ها پی برده اند و در تلاش هستند تا زیرساخت های هوشمند را در جاده ها ایجاد کنند، اما توسعه چنین زیرساخت هایی در مقیاس وسیع هزینه بر و پیچیده است. برای غلبه بر این چالش، مسئولان می توانند پروژه های جاده ای هوشمند را به مراحل مختلف تقسیم کنند و در مقیاس کوچک اجرا کنند و پس از آن زمینه را برای تلاش های بزرگ تر و سرمایه گذاری های کلان فراهم آورند.

درک اهمیت جاده های هوشمند به عنوان یک پلتفرم اساسی برای نوآوری در حمل ونقل ضروری است، جاده های هوشمند قادر خواهند بود خودروهای هوشمندتر را تغذیه کنند، رانندگان را توانمند سازند و دید و کنترل بی سابقه ای بر ساختار ترافیک موتوری ارائه دهند. این فناوری ها نه تنها به بهبود ایمنی و کارایی حمل ونقل کمک می کند، بلکه کاهش ترافیک، بهینه سازی مصرف سوخت و کاهش آلودگی هوا را نیز به دنبال دارد. برای رسیدن به این اهداف، نیاز به همکاری نزدیک بین دولت ها، شرکت های فناوری و جامعه وجود دارد. سرمایه گذاری در این فناوری ها، آینده ای پایدارتر و هوشمندتر برای حمل ونقل و به طور کلی برای زندگی شهری رقم خواهد زد.